(57)【要約】【課題】滑らかで平らな材質上でも光学マウスに正確な操作をさせ、有効に作用するマウス専用オプティカルモジュールの提供。【解決手段】主に複数のレンズ、複数の屈折部及び分光レンズから構成され、各構成部材を一体として統合し小型化した後、光学マウス内に組み込むことができ、発光部材及び光信号キャプチャ装置と組み合わされ、光源が通過と屈折を経て、同軸垂直集中型の光束を発生し、影像取り込み面に投射されるとき、凹凸がある反射面が異なる反射率を発生して光信号(スペックル)を形成し、光信号キャプチャ装置がレンズを介して反射後のスペックル信号を受け取り、効果的に滑らかな面やガラスの微細な平面の暗影がはっきりしないという問題を克服し、光信号キャプチャ過程が影響を受けず、垂直集中型の反射式光軸が、光信号キャプチャ装置に正確に光信号を受け取らせ、透明物質の平面上でも正確にマウス操作を行なうことができる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
マウス内に組み込まれ、マウスに光反射を利用してスペックルパターンを作らせ、ポインタ操作を可能にし、発光部材を利用して光源を提供し、さらに光信号キャプチャ装置で反射された後の前記スペックルパターンを受け取らせるマウス専用オプティカルモジュールであって、前記光源を通過させ、且つ、通過する光源に一回目の漸減を形成した第一平行光束を発生する第一集光レンズと、前記第一集光レンズに対し傾斜して成型され、前記平行光束が到達した後、一回目の屈折を発生し第一屈折光を形成する第一屈折部と、前記第一屈折部に相対して成型され、前記第一屈折光が到達した後、第二屈折光を発生する第二屈折部と、前記第二屈折部に相対して成型され、前記第二屈折光が到達した後、二回目の漸減を形成した第二平行光束を発生する第二集光レンズと、前記第二集光レンズに相対して成型され、前記平行光束が到達した後、下方向に垂直に屈折する第三屈折光を発生し、且つ、前記第三屈折光が影像取り込み面に接触した後、反射光束を反射することができる分光レンズと、前記各屈折光束及び前記反射光束を通過させた後、前記光信号キャプチャ装置により受け取らせるレンズを配したことを特徴とするマウス専用オプティカルモジュール。    
【請求項２】
前記複数の集光レンズ、前記複数の屈折部、前記分光レンズ及び前記レンズが一体として分離不可能の形態を呈する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。
【請求項３】
前記複数の集光レンズ、前記複数の屈折部、前記分光レンズが一体として分離不可能の形態を呈し、前記分光レンズ上方に組み込み部が設けられ、レンズをその内部に組み込むことができる構成としたことを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。      
【請求項４】
前記発光部材が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。
【請求項５】
前記発光ダイオードの波長が６８０nm〜９５０nmであることを特徴とする請求項４に記載のマウス専用オプティカルモジュール。      
【請求項６】
前記発光部材が垂直投射式に設置されたことを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。
【請求項７】
前記発光部材が斜め投射式に設置されたことを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。      
【請求項８】
前記発光部材がレーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のマウス専用オプティカルモジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光学マウス内に応用され、結像結果の光信号をキャプチャするマウス専用オプティカルモジュールであって、本考案は光を屈折及び反射を経た後、集中光型の光反射を形成するオプティカルモジュールであり、光学マウスを透明な平面上で使用でき、光学マウスの使用時の利便性及び操作性を向上する、マウス専用オプティカルモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場においては光学マウスが徐々に従来の機械式ボールマウスに取って代わっており、その主な原因は、光学マウスがオプティカルモジュールを利用し、影像座標のキャプチャインターフェースとしているため、重さまたは体積のどちらをとっても、従来のボールマウスに比べより使用ニーズに合致しており、且つ、光学原理を利用して影像座標のキャプチャを行なうため、マウスの操作をより正確にすることができる。一般的な光学マウスの作動原理は、２組のシリアルロジック信号を出力できるエンコーダを利用し、X軸及びY軸のロジック計算根拠をキャプチャし、さらにマウス底面が接触する平面を利用して移動を発生し、位置移動を形成するというものである。図１の断面図に示すように、従来の光学マウスが使用するオプティカルモジュール１０は、主に、第一レンズ１０１、第一屈折部１０２、第二屈折部１０３、第三屈折部１０４及び第二レンズ１０５から構成され、そのうち、第一レンズ１０１に近隣する箇所に発光部材１０６が発光源として組み込まれ、一般に発光ダイオード(LED)が発光源として用いられ、また、第二レンズ１０５上方に影像信号キャプチャユニット１０７が組み込まれる。このオプティカルモジュール１０は主にLED光源を影像取り込み面A上に照射し、光源照射により影像をはっきりとキャプチャすることができ、マウスにポインタの移動を行なわせるものである。さら図に示すように、発光部材１０６が光源Fを発する(光線を発生する)と、光源Fがまず第一レンズ１０１を通過し、光線が第一屈折部１０２に射出されると、第一屈折線F１が形成され、第一屈折線F１がさらに第二屈折部１０３に射出されると、第二屈折線F２が形成され、第二屈折線F２が第三屈折部１０４を通過するとき、第三屈折線F３が形成され、且つ、第三屈折線F３が最後に影像取り込み面Aに照射され、照射エリアF４が形成される。この影像取り込み面Aは、机の上などマウスを使用する平面である。照射エリアF４が影像取り込み面Aに照射されると、影像取り込み面Aに一定の明度が形成され、影像キャプチャ位置が照射され、影像取り込み面は粗い表面(拡大図を参照)とし、照射エリアF４が受ける光源からの光の夾角は約２０〜３５度であり、影像取り込み面Aの粗い表面に照射されたとき、光源に照射されない凹部A１に暗影A１１が形成され、このとき、影像信号キャプチャユニット１０７が第二レンズ１０５を介して照射エリアF４影像取り込み面A表面の暗影A１１の影像をキャプチャする。こうして、電子部材のロジック演算転換を経た後、操作者がコンピュータモニタ画面中に見るポインタとなり、操作者はこのポインタを利用して位置を移動し、ソフトウェアやハードウェア機能の操作を行なうことができる。このタイプのオプティカルモジュール１０は主に屈折光を利用してLED光の方向を変え、屈折した光に１つの照射エリアF４を形成させ、且つ、この照射エリアF４がある位置を照射し、影像取り込み面Aの凹部A１に暗影A１１を形成して影像キャプチャを行い、ロジック演算の根拠とするもので、照射エリアF４の明度を利用し、影像信号キャプチャユニット１０７に光源に照射された位置の影像取り込み面A凹部A１の暗影A１１の影像をキャプチャさせる(光信号のグリッド図Bを参照)ものである。しかしながら、このようなタイプのオプティカルモジュール１０はその応用上１つの問題があり、図に示すように、影像取り込み面Aはマウスが実際に接触する平面であるが、影像取り込み面Aの材質が、例えばガラスやアクリル等の滑らかで平らな材質の場合、影像取り込み面Aの凹部A１の暗影A１１形成に影響し作業ができなくなり、影像信号キャプチャユニット１０７がキャプチャする影像にエラーが発生することがあり、マウスのポインタの飛び跳ねや浮動を招くことがある。このため、このタイプのマウスは滑らかで平らな材質の平面上では使用することができない。
【０００３】
また、台湾特許第I２３０３５９号「光学信号影像キャプチャ方法」は、別の従来のオプティカルモジュールの応用を示したものであり、主に発光部材が鉛直方向に光束を投射する光軸を発生し、分光レンズの作用を利用して光線(光軸)を透明媒介物下方の影像接触面に射出し、且つ、影像接触面の影像を前述の分光レンズに反射して、複数回の反射を経た後、影像センサ部材にキャプチャさせ、主に、発光部材と影像センサ部材の間に分光レンズを利用して光線の光軸を同一点で屈折させ、位相エラーを少なくするものである。
【特許文献１】台湾特許第I２３０３５９号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
オプティカルモジュールにより優れた効果を発揮させるため、本考案はオプティカルモジュールの構造に対して分析と改良を行なったものであり、本考案の主な目的は、滑らかで平らな材質上でも光学マウスに正確な操作をさせ、有効に作用するマウス専用オプティカルモジュールを提供することにある。    
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案のマウス専用オプティカルモジュールは、主に複数のレンズ、複数の屈折部及び分光レンズから構成され、一体成型から成ることができ、各構成部材を一体として統合し、小型化した後、光学マウス内に組み込むことができ、発光部材及び光信号キャプチャ装置と組み合わされ、光源が通過と屈折を経て、同軸垂直集中型の光束を発生し、影像取り込み面に投射されるとき、凹凸がある反射面が異なる反射率を発生して光信号(スペックル)を形成し、光信号キャプチャ装置がレンズを介して反射後のスペックル信号を受け取り、効果的に滑らかな面やガラスの微細な平面の暗影がはっきりしないという問題を克服し、光信号キャプチャ過程が影響を受けず、垂直集中型の反射式光軸が、光信号キャプチャ装置に正確に光信号を受け取らせ、透明物質の平面上でも正確にマウス操作を行なうことができる。        
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本考案の内容についてより理解を促すため、図面に基づき詳細に説明する。
【０００７】
図２に本考案のマウス専用オプティカルモジュール２０の断面図を示す。この図に示すように、オプティカルモジュール２０は主に第一集光レンズ２０１、第一屈折部２０２、第二屈折部２０３、第二集光レンズ２０４、分光レンズ２０５及びレンズ２０６から構成され、このオプティカルモジュール２０は光源(図には示さない)を通過させて光屈折及び光反射を発生することができる。さらに図に示すように、第一屈折部２０２は第一集光レンズ２０１に対して適当な角度の傾斜を呈し、且つ、両者間の距離は適当な距離とし、光源が第一集光レンズ２０１を通過した後、第一屈折部２０２に到達したとき屈折を発生する。第二屈折部２０３は第一屈折部２０２と適当な距離をおいて成型され、第一屈折部２０２により屈折され射出された光源が第二屈折部２０３に到達したとき、二回目の屈折を発生する。第二集光レンズ２０４は第二屈折部２０３に対し適当な夾角を呈して成型され、且つ、両者間の距離は適当な距離とし、第二屈折部２０３に屈折され射出された光源が第二集光レンズ２０４に到達したとき、口径がやや小さい平行な光束を発生することができる。分光レンズ２０５は第二集光レンズ２０４に対し一定の適切な距離をおいて成型され、第二集光レンズ２０４が発生する平行な光束が届いた後、影像取り込み面Aの位置へ屈折を形成する。
【０００８】
図３に本考案のマウス専用オプティカルモジュールの光信号結像図を示す。この図に示すように、発光部材(例えば波長が６８０nm〜９５０nmの発光ダイオードやレーザーダイオード)２０７が光源fを提供し、この発光部材２０７は垂直投射式に設置するか、斜め投射式に設置することができ、光源fが発生した後、その主な光線経路は、光源fが第一集光レンズ２０１から進入し、第一集光レンズ２０１を通過した後、光源は一回目の漸減を形成し、第一平行光束f１を発生する。第一平行光束f１が第一屈折部２０２に到達すると、第一屈折光f２が発生され、第一屈折光f２が第二屈折部２０３に到達すると、再度屈折されて第二屈折光束f３が発生され、第二屈折光束f３が第二集光レンズ２０４に到達した後、さらに二回目の漸減が形成され、第二平行光束f４が発生される。この第二平行光束f４が第二集光レンズ２０４を通過して集光された後、その光束は外径がより小さくなり、より集中され、また、第二平行光束f４は分光レンズ２０５に向かって射出される。このとき、第二平行光束f４は下方向に約８０〜９０度屈折され、第三屈折光束f５を発生し、第三屈折光束f５が下方向に影像取り込み面aに接触した後、上方向に反射光束f６が反射される。このとき、反射光束f６が反射された後の光信号がレンズ２０６を通過し、且つ、光信号キャプチャ装置２０８により影像取り込み面aの反射後に形成されたスペックル信号(図中のグリッド図に示される)がキャプチャされ、スペックル信号が失われることがない。さらに、図中に示すように、第一集光レンズ２０１、第一屈折部２０２、第二屈折部２０３及び第二集光レンズ２０４の設計により、光源fが屈折を経た後、口径が漸減された光束(第一屈折光f１、第二屈折光f２)を形成し、第二集光レンズ２０４を経て平行光束F４が集中され分光レンズに到達すると、垂直に下方向に屈折光(第三屈折光f５及び反射光束f６)が形成され、こうしてスペックル信号が形成される。図中の拡大部分に示すように、屈折後の第三屈折光束f５、反射光束f６、レンズ２０６、光信号キャプチャ装置２０８、及び影像取り込み面aが同軸の垂直を呈し、且つ、集中された光線が影像取り込み面aに投射されるため、凹凸を有する反射面aが異なる反射率を発生してスペックル信号を形成し、光信号キャプチャ装置２０８が第一レンズ２０６を介して反射後のスペックル信号を受け取り、滑らかな面やガラスの微細な影像取り込み面でも光信号の反射が影響を受けないようにする。このように、マウスが接触する影像取り込み面aが滑らかで平らな材質であっても、その反射後のスペックル信号は影像取り込み面Aの材質による制限を受けず、光信号キャプチャ装置２０８に反射後のスペックル信号(スペックル結像)を有効に受け取らせることができる。
【０００９】
図４に本考案の最良の実施例を示す。この図に示すように、レンズ２０６は単独成型としてもよく、主に、オプティカルモジュール２０の上方に組み込み部２０９が設けられ、単独成型のレンズ２０６をこの組み込み部２０９内に組み込むことができる。このように、同一のオプティカルモジュール２０に、異なる光源の異なる規格のレンズに対するニーズに基づき、異なるレンズとオプティカルモジュールを組み合わせることができ、これにより、モールドの製作コストを大幅に節約できると共に、最も適した組み合わせを得ることができ、且つ、効果的に生産効率を向上できる。
【００１０】
図５に本考案のマウス専用オプティカルモジュールの実施図を示す。この図に示すように、本考案のオプティカルモジュール２０はマウス３０内に組み込まれ、マウスを光学座標の位置決めに使用することができる。
【００１１】
以上の説明から分かるように、本考案は主にレンズ、屈折レンズ及び分光レンズを統合し、光源の屈折及び反射を経た後、同軸の屈折光及び反射光を発生し、光信号を同一の軸方向に沿って垂直に反射した後、光信号キャプチャ装置で受け取るものであり、これにより、反射する影像取り込み面が透明、滑らか、平らであっても、そのスペックル結像が完全に影像取り込み面の影像を呈現し、光学マウスに組み込めば、光学マウスの操作をより正確にすることができる。
【００１２】
上述のように、本考案はその実施後確実に透明、滑らか、平らな材質上でも有効に作用するオプティカルモジュールを提供し、光学マウスの正確な操作を確保することができる。
以上で述べた説明は、本考案の最良の実施例として示したものであり、本考案の実施の範囲を制限するものではなく、関連技術を熟知した者による本考案の要旨と範囲を逸脱しない均等な変化や修飾はすべて本考案の特許範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のマウスオプティカルモジュールの断面図である。
【図２】本考案のマウス専用オプティカルモジュールの断面図である。
【図３】本考案マウス専用オプティカルモジュールの光信号結像を示す模式図である。
【図４】本考案の最良の実施例の立体斜視図である。
【図５】本考案のオプティカルモジュールをマウスに実施した状態を示す立体斜視図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０      オプティカルモジュール
１０１    第一レンズ
１０２    第一屈折部
１０３    第二屈折部
１０４    第三屈折部
１０５    第二レンズ
１０６    発光部材
１０７    影像信号キャプチャユニット
２０      オプティカルモジュール
２０１    第一集光レンズ
２０２    第一屈折部
２０３    第二屈折部
２０４    第二集光レンズ
２０５    分光レンズ
２０６    レンズ
２０７    発光部材
２０８    光信号キャプチャ装置
２０９    組み込み部
A        影像取り込み面
A１      凹部
A１１    暗影
B        グリッド図
a        影像取り込み面
F        光源
F１      第一屈折線
F２      第二屈折線
F３      第三屈折線
F４      照射エリア
ｆ        光源
f１      第一平行光束
f２      第一屈折光束
f３      第二屈折光束
f４      第二平行光束
f５      第三屈折光束
f６      反射光束  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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